Modares Mechanical Engineering
مهندسی مکانیک مدرس
Modares Mechanical Engineering
Engineering & Technology
http://mme.modares.ac.ir
1
admin
1027-5940
2476-6909
10.22034/mme
fa
jalali
1395
11
1
gregorian
2017
2
1
16
12
online
1
fulltext
fa
تحلیل ترموالاستیک استوانه جدارضخیم دارای ترک محیطی تحت شوک حرارتی طبق تئوری تأخیر فاز دو گانه
Thermoelastic analysis of circumferential cracks in thick-walled cylinders considering dual-phase lag theory
در این مقاله، ضریب شدت تنش برای یک ترک محیطی کامل در سطح داخلی یک استوانه جدار ضخیم تعیینشده است. استوانه تحت شوک گرمایی طبق مدل تأخیر فاز دوگانه در سطح خارجی بهطور متقارن محوری قرار دارد. در معادلات ترموالاستیسیته حاکم، از کوپل میدانهای دما و کرنش و اثر ترم اینرسی صرفنظر شده و میدانهای دما و تنش با استفاده از تبدیل لاپلاس معکوس عددی بهدست آمده است. ضریب شدت تنش مود I نیز با استفاده از روش تابع وزنی تعیین میشود. توزیع دما، تنش و ضریب شدت تنش مدل تأخیر فاز دوگانه با مدلهای دیگر مقایسه و اثر زمانهای آسایش شار گرمایی و گرادیان دما روی آنها بررسی شده است. نتایج علاوه بر اختلاف تغییر زمانی دمای یک نقطه طبق مدل تأخیر فاز دوگانه با مدلهای هذلولوی و فوریه، رفتار متفاوت ترک نسبت به مدل فوریه را نشان میدهد. ضریب شدت تنش بیشینه مدل تأخیر فاز دوگانه از مدل فوریه بهطور قابل ملاحظهای بزرگتر است. همچنین، در مدل تأخیر فاز دوگانه ضریب شدت تنش بیشینه در هر لحظه قبل از رسیدن پیشانی موج به سطح داخلی، برای ترکی اتفاق میافتد که پیشانی موج تنش در موقعیت نوک آن قرار دارد. مطابق نتایج، در نظر گرفتن مدل مناسب هدایت گرمایی در طراحی سازهها تحت بار گرمایی گذرا اهمیت ویژهای دارد.
In this paper, the stress intensity factor for an internal circumferential crack in a thick-walled cylinder has been determined. The cylinder has been subjected to an axisymmetric thermal shock on the outer surface according to the dual phase lag theory. The uncoupled, quasi-stationary thermoelastic governing equations have been assumed. The temperature and stress fields have been solved analytically in the Laplace domain and its Laplace inversion transform has been obtained numerically. Using weight function method, the stress intensity factor for mode-I has been extracted. Temperature, stress and stress intensity factor of hyperbolic and dual phase lag theories have been compared and the effects of heat flux and temperature gradient time relaxations on the temperature, stress and stress intensity factor have been studied. According to the results, the dual phase lag temperature distribution is different in comparison with the Fourier model. Also, the stress intensity factor for dual phase lag model is significant larger than Fourier one. Moreover, the maximum stress intensity factor in dual phase lag model occurs for a crack that the peak of stress wave reaches to its tip. Results show assumption of adequate heat conduction model for structure design under transient thermal loading is critical.
ضریب شدت تنش,مدل گرمایی تأخیر فاز دوگانه,روش تابع وزنی,شوک گرمایی,ترک محیطی در استوانه
Stress Intensity Factor,Dual phase lag,Weight function method,Thermal shock,Circumferential crack in cylinder
249
258
http://mme.modares.ac.ir/browse.php?a_code=A-15-1000-1514&slc_lang=fa&sid=15
Edris
Farahinejad
ادریس
فرهی نژاد
100319475328460065419
100319475328460065419
No
دانشگاه صنعتی شاهرود
Mohammad Bagher
Nazari
محمدباقر
نظری
100319475328460065420
100319475328460065420
Yes
دانشگاه شاهرود
Masoud
Mehdizadeh
مسعود
مهدیزاده
100319475328460065421
100319475328460065421
No
دانشگاه صنعتی شاهرود